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Selbsttätiges Kupplungselement für Eisenbahnfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein selbsttätiges Kupplungselement für Eisenbahnfahrzeuge, das für den Eingriff mit einem gleichartigen Gegenkupplungselement bestimmt ist und einen Kupplungskörper aufweist. in dem eine Kupplungsklinke und eine zweiarmige Klaue schwenkbar gelagert sind, wobei die Klaue in der Kuppelstellung mit einem Arm die mit der Klinke in Eingriff stehende Klinke des Gegenkupplungselementes verriegelt und beim Verschwenken in die andere Endlage mit dem andern Arm die beiden Kupplungsklinken ausser Eingriff bringt. Bei den bekannten Kupplungselementen dieser Art sind die beiden für den Eingriff miteinander bestimmten Kupplungsklinken an den beiden Fahrzeugen bzw. am Kupplungskörper in gleichen Ebenen (beispielsweise in einer Horizontalebene) schwenkbar gelagert.
Ebenso ist auch jeweils die Klaue in der gleichen Ebene wie die Kupplungsklinke des gleichen Kupplungskörpers verschwenkbar.
Bei diesen Ausführungen müssen die Klinken gabelartig ausgeführt werden, damit die Klaue in ihrem Schlitz unabhängig von der Klinke verstellbar ist und Zusammenstösse zwischen Klinken und Klauen vermieden werden. Diese gabelartige Ausführung bedingt eine komplizierte Form der Klinke, die, da die Klinken hoch beanspruchte Teile darstellen, unzweckmässig ist.
Bei Eisenbahrfahrzeugen ist es überdies notwendig,' einen vorgeschriebenen Abstand zwischen den zum Eingriff kommenden Klinkenflächen und den Stirnseiten der Waggons einzuhalten, was praktisch nur dann möglich ist, wenn die Klinken klein und kompakt
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nachteil der bekannten Konstruktionen besteht darin, dass dann, wenn von zwei für den Eingriff miteinander bestimmten Kupplungselementen die Klinke des einen nicht völlig gleichmässig mit der Klinke des andern schwenkt, eine Trennung der beiden in Eingriff stehenden Klinken nur unter einer Veränderung des Abstandes der beiden Fahrzeuge möglich ist, was natürlich in der Praxis unerwünscht ist.
Dieser Nachteil kann nur dadurch beseitigt werden, dass man die Kupplungselemente über einen zusätzlichen Bewegungsmechanismus kuppelt, durch den eine völlig gleichförmige Bewegung der beiden Klinken aus-bzw. zueinander herbeigeführt wird. Durch diesen Bewegungsmechanismus wird die gesamte Kupplung weiter kompliziert und störungsanfälliger. Aus allen diesen Gründen werden selbsttätige Kupplungselemente dieser Art bisher kaum verwendet.
Alle diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Diese betrifft ein Kupplungselement der eingangs genannten Art, das sich erfindungsgemäss im wesentlichen dadurch auszeichnet, dass der Kupplungskörper und die Schwenkebene der darin gelagerten Klinke am Fahrzeug mit in einer zur Kupplungshauptachse parallelen, um 45 gegen die Senkrechte geneigten Ebene angeordnet sind, so dass die Klinke und die Klinke des Gegenkupplungselementes in zueinander senkrecht stehenden Ebenen in Eingriff kommen, wobei die Klaue im Kupplungselement unabhängig von der Klinke und in einer zur Schwenkebene
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die für den Eingriff miteinander bestimmten Klinken des Kupplungs- und Gegenkupplungselementesin zueinander senkrecht stehenden Ebenen gelagert,
wogegen die Klaue des einen Kupplungselementes unab- hängig von dessen Klinke in der gleichen Ebene wie die Klinke des Gegenkupplungselementesverschwenkbar ist. Somit braucht bei der Formgebung der Klinken keine Rücksicht auf die Anordnung der Klauen genommen zu werden. Da die Klinken überdies in um 450 gegen die Senkrechte geneigten Ebenen verschwenkbar sind, haben sie unter ihrem Eigengewicht das Bestreben, von selbst beim Kupplungsvorgang
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in die Eingriffsstellung zu schwenken. Die erwähnte Anordnung der Klinken ermöglicht es auch, die Kupplung und Entkupplung der Fahrzeuge ohne Veränderung ihres Abstandes durchzuführen. Weitere Einzelheiten und zweckmässige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachfolgenden Zeichnungsbescbreibung hervor.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispieles veranschaulicht.
Es zeigen Fig. l eine Stirnansicht eines Kupplungselementes, Fig. 2 eine Ansicht teilweise im Schnitt nach
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- IIOperationen der Klinken und Feststellklauen der Kupplungselemente.
Im Ausführungsbeispiel werden Aufnahmevorrichtungen verwendet, welche ein Paar hornähnlicher Elemente 1 und 2 aufweisen, die als Stahlpressteile ausgebildet sind, aussen konvergierende Flächen 3 und 4 besitzen, die sich in parallele innere Flächen 5 und 6 fortsetzen, wodurcneine gegenseitige Ausrichtung mit einerr Gegenkupplungselement erreicht wird. Diese hornähnlichen Elemente sind mit Bolzen 70der ähnlichen Befestigungsmitteln an einem Grundkörper befestigt, welcher wiederum an einer Zugstange angelenkt ist, die sich in das Kopfstück eines Eisenbahnfahrzeuges erstreckt. Einzelheiten der Zugstange sind bei der Erfindung nicht von Interesse, da die Zugstange herkömmlicher Art sein kann.
Bei Verwendung der oben beschriebenen hornähnlichen Aufnahmeelemente ist es jedoch wünschenswert, dass ein geringes Mass einer Winkelbewegung um die horizontale Querachse und eine vertikale Achse gegeben ist, die durch ein einfaches, zwischen dem Kupplungselement und dem Fahrzeug angebrachtes Kreuzgelenk gewährleistet werden kann.
Der Grundkörper 8 besitzt einen sich nach vorne öffnenden Schlitz 9, der sich auf der Mittelebene der Elemente 1 und 2 befindet. In diesem Schlitz ist eine C-förmige Klinke 11 mittels eines Drehbolzens 12, der sich durch den Grundkörper 8 und quer über den Schlitz 9 erstreckt, drehbar gelagert. Ein Keil 10, der zwischen dem einen Ende des Bolzens 12 und dem Grundkörper 8 eingreift, verhindert eine Drehung des Bolzens. Die Klinke 11 ist mit dem Hauptteil ihrer Länge im hohlen Innenteil des hornähnlichen Elemen- tes 1 untergebracht, wobei die Spitze 13 dieser Klinke in den Raum zwischen den inneren parallelen Seiten 5 und 6 der hornähnlichen Elemente hineinragt. Die Klinke 11 weist zufolge ihrer C-Form eine Ausbuchtung 14auf, die zwischen der Spitze 13 und Klinke 11 und dem Klinkenteil, durch den sich der Drehbolzen 12 erstreckt, liegt.
Gegenüber der Ausbuchtung 14 im Raum zwischen den Wänden 5 und 6 der hornähnlichen Elemente liegt eine drehbar gelagerte Feststellklaue 15, die von einer Spindel 16 getragen wird, die ihrerseits drehbar in einem als eine Verlängerung des Grundkörpers 8 ausgebildeten, hohlen Gehäuse 17 angeordnet ist. Die Achse der Spindel 16 ist so. angeordnet, dass sie in der Bewegungsebene der Klinke 11 liegt, wobei sich die Bewegungsebenen der Klinke 11 und der Klaue 15 rechtwinkelig auf einer Linie, die sich in Richtung der Bewegung der Fahrzeuge erstreckt, kreuzen.
Bei dieser erfindungsgemässen Ausbildung werden die hornähnlichen Elemente 1 und 2 so auf dem Fahrzeug angebracht, dass sie in einer Ebene liegen, die um 450 zur Horizontalen geneigt ist, wobei dann zwei zusammenwirkende Kupplungselemente an zwei aneinanderstossenden Fahrzeugen gegeneinander um 900 versetzt sind. Diese Anordnung ist aus Fig. l ersichtlich, wo die Lage der horiähnlicheri Elemente einer zusammenwirkenden Kupplung in gestrichelten Linien dargestellt ist.
Das hohle Gehäuse 17 nimmt ausser der Spindel 16 auch eine Druckfeder 18 auf, die zwischen der Spindell6und einer gabelförmigen Verlängerung 19der Klinke 11 eingespannt ist. Die Spindel 16 ist mit einer flachen Gegenlagerfläche 21 für eine Endkappe 22 der Feder versehen. Die Gegenlagerfläche 2 : 1, der Spindel 16 liegt von der Feder weiter entfernt als die Drehachse der Spindel. Die Endkappe 22 ist in dem hohlen Gehäuse 17 gleitend gelagert, so dass sie nur eine lineare Bewegung in Richtung des Federdruckes ausführen kann. Die über die Endkappe 22 und die Gegenlagerfläche 21 auf die Spindel 16 wirkende Feder 18hält die Klaue 15 in einer Normallage, aus der sie gegen den Druck der Feder 18 herausgedreht werden
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Klaue 15 und Spindel 16 nach Aufhören der Belastung in ihre Normallage bringt.
Diese Normallage ist in Fig. 3 gezeigt und entspricht einer Lage, in der die Klinke eines Gegenkupplungselementes festgehalten wird. Die Bewegungsmöglichkeit der unter Federspannung stehenden Klinke aus der normalen Lage ist durch das Zusammenwirken der Endkappe 22 mit einer Schulter 20 im Gehäuse 17 begrenzt. Der Zweck dieser Begrenzung wird später in der Beschreibung erklärt werden. Die Feder 18 ist an ihrem gegenüberliegenden Ende mit einer andern Endkappe 23 versehen, welche ein zentrales Loch besitzt, in dem ein Bolzen 24, der vom Grundkörper 8 hervorragt, gleitet. Die Endfläche der Kappe 23 wirkt mit der gabelartigen Verlängerung der Klinke 11 zusammen und bringt die Klinke über ihr Drehlager 12 in die in der Fig. 2 gezeigte Lage.
Das Zusammenwirken der Verlängerung 19 mit dem Boden des Schlitzes 9 verhindert eine
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Weiterbewegung der Klinke 11 unter der Wirkung der Feder. Es ist ersichtlich, dass die Klinke 11 um den Bolzen 16 nach aussen bewegt werden kann, um die Feder 18 zusammenzudrücken, wobei die Bewegung durch das Zusammenwirken eines Vorsprunges 30 der Klinke 11 mit der Grundfläche des Schlitzes 9 begrenzt wird. Die mögliche Bewegung ist derart, dass die Spitze 13 sich im wesentlichen vollkommen frei ausserhalb des Raumes zwischen den Innenteilen 5 und 6 der hornähnlichen Elemente bewegt.
Die Feststellklaue 15 besitzt einen Feststellarm 25 und einen Auslösearm 26, die sich bezüglich der Drehachse nahezu gegenüberliegen. Der Feststellarm 25 ist durch eine Nocke 27 und eine Festhaltefläche 28 begrenzt, welche beide noch zu erläuternde Funktionen ausführen. Der Arm 26 ist an seiner Arbeitskante 29 abgerundet, auch diese Funktionen werden noch erläutert.
Die Spitze 13 der Klinke 11 weist eine äussere Oberfläche 31, eine innere Klinkenfläche 32 und einen Vorsprung 33 auf, der vom Bolzen 12 fortweist und eine Festhaltefläche bildet. Die Einklinkfläche 32 der Klinke ist einerseits konkav in der Hauptebene der Klinke gekrümmt, wobei der Krümmungsmittelpunkt in der Schwenkachse (Bolzen 12in Fig. 2) der Klinke liegt, und anderseits (s. Fig. 3) in durch die Schwenkachse gelegten Radialebenen konvex gewölbt ist, wobei der Radius der Konvexwölbung etwa so gross wie jener der Konkavwölbung ist und der Krümmungsmittelpunkt der Konvexwölbung in der Schwenkachse der Klinke 11 eines zusammenwirkenden Kupplungselementes liegt. Somit ist die Einklinkfläche 32 nach Art einer Sattelfläche gewölbt.
Diese Flächenform gibt die folgenden betrieblichen Vorteile : a) Sie gestattet das Bewegen jeder der beiden zusammenwirkenden Klinken um ihren Drehbolzen, ohne eine abhängige Bewegung des Kupplungselementes nach innen zu verursachen. Dies wiederum bedeutet, dass ein Lösen einer Klinke von der andern ohne Relativbewegung der Fahrzeuge, an denen die Kupplungselemente be- festigt sind, möglich wird. b) Wenn die gekuppelten Eisenbahnfahrzeuge in Bewegung und die Kupplungselemente in Spannung und einer Schwingung als Folge der Bewegung unterworfen sind, dann besteht keine Neigung der Klinken, sich drehend aus ihrer Eingriffsstellung zu lösen.
c) Obgleich theoretisch nur eine Linienberührung zwischen den Flächen 32 möglich ist, so ist der wirksame Radius der Kurve gross genug, um bei leichter elastischer Verformung dieser Flächen unter einer Spannungslast eine wirksame Flächenberührung zu sichern.
Die äussere Fläche 31 jeder Klinkenspitze ist so geneigt, dass, wenn zwei Klinken während des Kuppeins aufeinandertreffen, wenigstens eine der Klinken sich um ihren Drehzapfen 12 drehend erhebt und demzufolge zurückfällt, um ein Eingreifender Klinken auf ihren Flächen 32 zu gestatten.
Um diese Hebebewegung zu ermöglichen, hat di3 äussere Fläche 31 einen abgeschrägten Teil 35 auf der Seite, auf welche gewöhnlich während des Kuppelns eine Gegenklinke trifft. Es hängt vollständig von den im Augenblick des Kuppelns vorherrschenden Umständen ab, welche der beiden Klinken sich heben wird, oder ob beide Klinken sich während des Kuppelns gleichzeitig heben werden.
Wenn zwei Kupplungselemente in gegenseitige Übereinstimmung gebracht werden, kann sich eine Klinke heben, wie auf der linken Seite in der Fig. 4 gezeigt ist, und wenn sie in die eingekuppelte Lage zurückfällt, wird die Fläche 31 die Nocke 27 der Festhalteklaue 15 berühren, wodurch die Klaue um ihre Spindel 16 zurückdreht und dabei die Feder 18 leicht zusammenpresst. Wenn die Klinke in ihre vollständig gekuppelte Lage fällt, wird die Klaue mit ihrer Haltefläche 28 über die Haltefläche 34 der Klinkenspitze zurückspringen und mit dieser zusammenwirken.
Angenommen, dass sich während des Zusammenwirkens eine Klinke hebt, wie in der Fig. 4 gezeigt, so muss in Betracht gezogen werden, dass die andere Klinke sich vielleicht nicht hebt, und sich unmittelbar in die Lage bewegt, in der ihre Haltefläche 34unter der Haltefläche 28 der zusammenwirkenden Klaue 15 gleitet. In der Festhaltestellung (Fig. 5) wirken die Klauen 15 beider Kupplungselemente mit der Haltefläche 34 der Klinke des andern Kupplungselementes zusammen, wodurch jede Möglichkeit einer lösenden Bewegung der Klinke ausgeschlossen ist. Dadurch, dass jede Klaue 15 das am weitesten von dem Klin- kendtehlager entfernte Ende der Klinke 11 ergreift, wird die Klinke mit grösserem Vorteil gegen wech- selnde Kräfte gesichert, welche dazu neigen, die Klinken aus ihrem gegenseitigen Eingriff zu lösen.
Um gekuppelte Klinken zu lösen oder ein Zusammenwirken der Kupplungselemente zu verhindern, sind Mittel zur Drehung der Klauen 15 um ihre Drehachsen vorgesehen. Zu diesem Zweckist das äusserste Ende der Spindel 16 miteinem kurzen Hebel 36 ausgestattet, von welchem aus sich eine Kette 37 (s. Fig. 2) zu einem Bedienungshebel an dem Eisenbahnwagen erstreckt. Der Bedienungshebel 38 (nur in Fig. 4-8 dargestellt) kann in dem Bügel 39 in beiden Stellungen festgestellt werden, von denen die eine die"Arbeits-" und die andere die "Los-Lage" ist.
Wenn der Hebel 38 in die"Arbeits-Lage"gebracht wird, ist die Kette 37 lose und die Feder 18 wirkt auf die Oberfläche 21 der Spindel 16, um die Klaue 15 für die Klinkenfeststellung einzustellen, wie in den Fig. 3, 4oder 5 dargestellt ist, Um ein Paar in Eingriff befindlicher Kupplungselemente zu lösen, wird
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der Hebel 38 an dem Fahrzeug so bewegt, dass die Kette 37 gespannt und die Klaue des zugehörigen Kupplungselementes in die in Fig. 6 gezeigte Stellung gedreht wird, in der der Arm 26 die Fläche 31 der Klinkenspitze des in Zusammenwirkung befindlichen Kupplungselementes berührt, um die ganze Klinke hochzuheben. Wenn diese Klinke hochgehoben wird, um von der andern Klinke freizukommen, wird eine auf die Fahrzeuge ausgeübte Trennbewegung die Kupplungselemente auseinanderziehen.
Obgleich nur die Klaue des einen Kupplungselementes bedient worden ist, muss beachtet werden, dass die nicht gelöste Klaue auf dem andern Kupplungselement und die Klinke, mit welcher sie zusammenwirkt, nicht im Stande sind, der Teilbewegung der Kupplungselemente zu widerstehen, weil sich die Haltefläche 28 der Klaue und die Haltefläche 34 der Klinke im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Fahrzeuge'erstrecken. Unter normalen Umständen kann beim Lösen der Kupplungen von Eisenbahnfahrzeugen eines der Fahrzeuge über eine Ablauframpe des Schienenstranges rangiert werden, um die Trennbewegung zu erreichen. Wahlweise kann, wenn die Fahrzeuge auf einer ebenen Strecke sind, genügend Anfangsdruck in den Seitenpuffern vorhanden sein, um die Kupplungselemente zu hemmen.
Für die Lösung der Klinken ist es nicht notwendig, den Hebel 38 im Bügel bis zur Losstellung zu bringen.
Es ist manchmal notwendig, Fahrzeuge gegeneinander zu rangieren, ohne die Kupplungselemente zu betätigen. Um dies zu ermöglichen, wird der Hebel 38 verschwenkt und in der Losstellung im Bügel 39 festgelegt, was eine Drehung der Klaue 15 über die Kette 37 und den Hebel 36 in die in der Fig. 7 und 8 gezeigte Lage bewirkt, wo sich der Arm 26 der Klaue an die Kupplungsfläche 32 der Klinke 11 an dem Kupplungselement anlegt. In dieser Lage wirkt die Endkappe 22 nahezu mit der Schulter 20 zusammen, und die Klaue wird praktisch auf die Grenze ihrer Winkelbewegung eingestellt 0 Beim Rangieren von Fahrzeugen, wobei die Kupplungselemente nicht miteinander zusammenwirken, ist es vorteilhaft alle Kupplungselemente, die womöglich in Mitleidenschaft gezogen werden könnten, in diese Stellung zu bringen.
Wenn zwei Fahrzeuge sich mit in dieser Stellung befindlichen Kupplungselementen aufeinander zubewegen, berühren sich die äusseren Flächen 31 der Klinkenspitzen und die eine oder die andere oder beide Klinken werden sich heben. Eine weitere Bewegung nach innen bringt die Klinken 11 in Berührung mit dem Arm 29 der Klauen, und in dem Fall, in dem die Klinke sich schon gehoben hat, wird die Klaue 15 die Klinke 11 daran hindern, in die Festhaltestellung zu fallen. Diese Stellung ist inFig. 7 gezeigt. In dem Falle, in dem eine Klinke sich nicht hebt, wird die Unterseite des Vorsprunges 33 den Arm 29 der entsprechenden Klaue 15 berühren, und die Neigung der äusseren Fläche 31 der Klinkenspitze wird sie veranlassen, sich auf den Arm 26 zu schieben.
Wegen der Zusammenarbeit der Endkappe 22 mit der Schulter 20 kann sich die Klaue infolge einer Kraft, die von der Klinke ausgeübt wird, nicht selbst erheben.
Fig. 8 zeigt den letzterwähnten Fall, wo das äussere Ende der Klinke in Eingriff kommt und sich auf dem Ende des Armes 29 entlangschiebt, wobei die Endstellung, in der sich die Klinke gehoben hat, in Fig. 7 dargestellt ist. In dem Fall, in dem von den Kupplungselementen an Fahrzeugen, welche zusammenrangiert werden, einer ihrer Hebel 38 auf die Eingriffslage eingestellt ist und der andere auf die Losstellung, wird kein Eingriff stattfinden, wenn die Kupplungselemente sich treffen, da die Klinke deseinenKl1pplungselç, mentes am Zurückfallen für ein Zusammenwirken mit der Klinke des andern Kupplungselementes durch den gehobenen Arm 29 der Klaue dieses Kupplungselementes gehindert ist.
Beim Betrieb des beschriebenen Kupplungselementes ist es wichtig, dass die relative Einwärtsbewegung des Kupplungselementes über die Stellung hinaus, in der die Klinkenflächen 32 miteinander in Eingriff kommen können, verhindert wird, um möglichen Schaden an den Feststellklauen 15 zu vermeiden.
Zu diesem Zweck sind Puffervorsprünge41 an den hornähnlichen Elementen vorgesehen, die eine relative Einwärtsbewegung über das für den Eingriff der Klinken erforderliche Mass hinaus verhindern.
Um eine einfache Bauart zu erreichen, ist es wünschenswert, dass in einem Kupplungselement keine mechanische Verbindung zwischen der Klinke und der Klaue vorhanden ist. In der beschriebenen Bauart gestattet die Feder 18 vielmehr eine mittelbare mechanische Verbindung, es liegt jedoch im Bereich der Erfindung, diese Feder durch zwei Federn zu ersetzen, welche getrennt auf die Klinke und die Klaue wirken.
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